CN111464860B

CN111464860B - 一种视频数据的缓存分配方法

Info

Publication number: CN111464860B
Application number: CN201910048298.6A
Authority: CN
Inventors: 朱小勇; 冯航伟; 宋锐星
Original assignee: Institute of Acoustics CAS
Current assignee: Zhengzhou Xinrand Network Technology Co ltd
Priority date: 2019-01-18
Filing date: 2019-01-18
Publication date: 2021-06-08
Anticipated expiration: 2039-01-18
Also published as: CN111464860A

Abstract

本发明提出一种视频数据的缓存分配方法，该方法包括：步骤1)根据视频类型及历史播放信息建立N个内存池，根据当前视频请求的码率和历史播放信息，计算并分配N个内存池的初始大小值；步骤2)每个内存池划分若干个内存块；分配每个内存块的初始大小值；步骤3)根据当前视频请求的视频类型确定分配缓存的内存池，在内存池内缓存当前视频帧数据；步骤4)根据所述内存池缓存当前视频帧数据后的内存状态，调整该内存池的内存块的大小值。采用本发明的视频数据的缓存分配方法，可以兼顾视频的特性，特别解决当视频分辨率切换时视频数据大小值变换出现的命中率低和内存浪费问题，有效提高内存使用率。

Description

一种视频数据的缓存分配方法

技术领域

本发明涉及计算机领域，尤其涉及一种视频数据的缓存分配方法。

背景技术

随着媒体服务的迅速发展以及对更高质量的不断追求，尤其是视频数据量越来越庞大，终端上的视频数据需要进行接收、缓存和拷贝等大量的处理操作，涉及到内存的频繁分配、释放，严重影响了嵌入式媒体终端的视频处理效率，进一步可能导致在播放高清媒体时出现的操作不流畅、播放卡顿问题。为了提高嵌入式终端的视频数据处理效率，一般可以采用内存池解决，内存池是预先分配内存，从而有效避免内存的频繁分配、释放，目前主要的做法有两种：

第一种，将视频数据缓存到内存池中，内存池包括多个内存块，每个内存块是固定的，且大小值一样，通过分配视频数据足量的内存块，保证多个内存块的总大小值多于视频数据量。

第二种：视频数据是由视频数据帧组成的，当接收到视频数据内存请求时，获取视频数据帧的大小值，为其分配合适大小值的内存块，通过分配视频数据足量的内存块，保证多个内存块的总大小值多于视频数据帧总量。

上述两种方法是目前广泛使用的缓存分配方法，但是存在一些问题，第一种方案当视频数据帧大小值大于内存块，则视频数据无法完整存储，若视频数据帧小于内存块，则内存块极为浪费，这种方案缺乏灵活性，碎片化严重，且大大降低内存使用率；第二种方案根据数据块大小值动态分配内存块，这种方法虽能提高内存使用率，但是耗费计算成本高，使用场景较少。另外，目前流行的自适应流媒体技术，会依据用户的带宽进行视频分辨率的动态调整，当视频分辨率变化时，所产生的视频数据大小值会显著变化，采用固定大小值内存块的内存池将会产生命中率显著下降或者内存浪费率急剧增加的问题。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中采用固定大小值内存块的内存池将会产生命中率显著下降或者内存浪费率急剧增加的问题，

为实现上述目的，本发明提出一种视频数据的缓存分配方法，该方法包括：

步骤1)根据视频类型及历史播放信息建立N个内存池，根据当前视频请求的码率和历史播放信息，计算并分配N个内存池的初始大小值；

步骤2)每个内存池划分若干个内存块；分配每个内存块的初始大小值；

步骤3)根据当前视频请求的视频类型确定分配缓存的内存池，在内存池内缓存当前视频帧数据；

步骤4)根据所述内存池缓存当前视频帧数据后的内存状态，调整该内存池的内存块的大小值。

作为所述方法的进一步改进，所述步骤1)具体包括：

步骤1-1)根据视频类型建立用来缓存N种类型的视频帧数据的N个内存池；

步骤1-2)检测新建视频播放请求和码率变换的请求，得到当前视频请求和当前播放请求的码率；

步骤1-3)根据历史播放信息计算当前播放请求的码率下N种视频帧数据的数据总量之比；

步骤1-4)根据N种视频帧数据的数据总量之比，相应地分配N个内存池的初始大小值。

作为所述方法的进一步改进，所述步骤2)具体包括：

步骤2-1)将每个内存池划分若干个内存块；

步骤2-2)根据历史播放信息计算当前播放请求的码率下每种视频帧数据的帧平均大小值；

步骤2-3)根据每种视频帧数据的帧平均大小值分配相应内存池的每个内存块的初始大小值。

作为所述方法的进一步改进，所述步骤4)具体包括：

步骤4-1)检测内存块缓存视频帧数据后的内存状态；所述内存状态包括：命中失败、内存浪费和分配合理；

步骤4-2)当内存块的内存状态为命中失败或内存浪费时，调整该内存块的大小值。

作为所述方法的进一步改进，所述步骤4-1)具体包括：

当前视频请求的视频帧数据的帧大小值超出对应该帧的内存块初始大小值时，且需要系统重新分配内存块缓存时视频帧缓存失败，内存状态为命中失败；

当前视频请求的视频帧数据的帧值小于对应该帧的内存块初始大小值时，内存没有得到有效的利用，内存状态为内存浪费；

当前视频请求的视频帧数据的帧值与对应的内存块初始大小值相匹配时，内存得到有效的利用，内存状态为分配合理。

作为所述方法的进一步改进，所述步骤4-2)具体包括：

步骤4-2-1)在内存状态为命中失败或内存浪费时，每间隔一段时间记录命中失败或内存浪费的值和次数；

步骤4-2-2)计算命中失败率和内存浪费率；

计算命中失败率v：

v＝X/Z (1)

其中，X为重新分配的内存大小值，Z为内存池大小值；

计算内存浪费率w：

w＝(Z-G)/Z (2)

其中，G为视频帧数据总量；

步骤4-2-3)根据命中失败率和内存浪费率相应调整该内存块的大小值：

当命中失败率超过阈值时，则将该内存池中所有内存块大小值增大一倍，已经存储数据的内存块待数据解码之后也增大一倍；

当内存浪费率超过阈值时，则将该内存池中内存块大小值减小一半，已经存储数据的内存块待数据解码之后也缩小一倍。

作为所述方法的进一步改进，所述步骤1)还包括当视频请求变换时，根据当前播放请求的码率以及播放历史信息，统计该码率下不同视频帧的数据总量之比，调整内存池大小的分配。

本发明的优势在于：

1、采用本发明的视频数据的缓存分配方法，可以充分利用内存池的优势，避免频繁分配释放，减少碎片化；

2、采用本发明的视频数据的缓存分配方法，可以兼顾视频的特性，特别解决当视频分辨率切换时视频数据大小值变换出现的命中率低和内存浪费问题，有效提高内存使用率。

附图说明

图1为采用本发明的视频数据的缓存分配方法的实施例的流程图。

具体实施方式

本发明提供了一种视频数据的缓存分配方法，根据视频类型建立若干个内存池，分别用来缓存不同类型的视频帧数据，内存池大小值依据视频请求变换进行动态调整；内存块是内存池的最小单位，所述内存块大小值依据该内存池命中失败率及内存浪费率进行动态调整。

采用该方法，既可以充分利用内存池的优势，避免频繁的内存分配释放，减少碎片化，同时又可以兼顾视频的特性，特别是当时视频码率切换时视频数据大小值变化出现的命中率低和内存浪费问题，有效提高内存使用率。

本发明公开了一种视频数据的缓存分配方法，该方法包括：

步骤1)根据视频类型建立若干个内存池，分别用来缓存不同类型的视频帧数据；根据本次播放请求的码率以及播放历史信息该码率下不同视频帧的数据总量之比，分配各个内存池的初始大小值；

所述播放历史信息包括在同一码率下，统计的若干种视频帧的积累总量以及若干种视频帧的帧平均大小值；若干种视频帧的积累总量之比影响内存池大小的比例设计；若干种视频帧数据的平均帧大小值影响内存块大小值设计。

内存池大小值依据视频请求变换进行动态调整；

所述内存池大小值调整的过程包括：内存池的调整根据视频请求变换进行；只要视频请求变换，包含新建视频播放请求和码率变换请求，就根据本次播放请求的码率以及播放历史信息，重新统计该码率下不同视频帧的数据总量之比，并重新分配建立内存池；如视频请求不变换，则内存池保持原状；

步骤2)在每个内存池中划分若干个内存块，所述内存块是内存池缓存单元的最小单位，同一内存池中的内存块大小值一致，每个内存池中的内存块初始大小值，根据播放历史信息中该码率下不同类型视频数据帧的平均大小值确定；

步骤3)根据当前视频请求的视频类型确定对应的内存池，在内存池内缓存当前视频帧数据；

步骤4)内存块大小值依据该内存池命中失败率及内存浪费率进行动态调整。

命中失败，是指当所需缓存的视频帧大小值超出对应该帧的内存池中内存块大小值，内存块不能存放该视频帧，视频帧缓存失败，且需要系统重新分配内存块缓存，重新分配的缓存不属于该帧对应的内存池；

计算命中失败率v：

v＝X/Z (1)

其中，X为重新分配的内存大小值；Z为分配内存总大小值；

重新分配的内存大小值，是指当视频帧的大小值大于内存块时，需要系统重新分配内存块缓存，重新分配的内存块的总量；分配内存总大小值，是指为该种视频帧分配的内存池大小值；

内存浪费，是指当所需缓存的视频帧大小值远小于对应的内存池中内存块大小值，分配内存浪费；

计算内存浪费率w：

w＝(Z-G)/Z (2)

G为视频帧总大小值，是指在统计时间内该种视频帧的总数据量。

记录命中失败和内存浪费的大小值和次数，每间隔一段时间进行统计，间隔期间内存池大小值保持不变。

根据统计结果的当前内存池命中失败率和内存浪费率对内存块做相应调整，当命中失败率超过某一阈值时，则将该内存池中所有内存块增大一倍，已经存储数据的内存块待数据解码之后也增大一倍；当内存浪费率超过某一阈大小值时，则将该内存池中内存块大小值减小一半，已经存储数据的内存块待数据解码之后也缩小一倍。

具体实施例如下：

步骤S101，检测视频请求变换，包含新建视频播放请求和码率变换请求；

步骤S102，当视频请求变换时，根据当前视频请求以及播放历史信息统计，建立三个内存池分别用来缓存不同类型的视频帧数据；媒体数据主要由I帧、P帧以及B帧组成，根据码率压缩算法，视频码率不同的情况下，视频数据内I帧、P帧以及B帧的比重和大小值是变化的；如当前的视频播放请求为480P的码率，根据历史信息统计，I、P、B三者比重为4：2：1，建立的三个内存池大小值之比就为4：2：1，在视频数据帧的数据量上，I帧>P帧>B帧，所以将I帧对应内存池中内存块大小值设为2K，P帧对应内存池中内存块大小值设为1K，B帧对应内存池中内存块大小值设为0.5K；

步骤S103，间隔时间统计命中失败率和内存浪费率；命中失败，如视频帧I大小值为3.5K，而I帧对应内存池中内存块为2K，无法正常装入，需要系统为其重新分配内存；而内存浪费是I帧对应内存池中的内存块过大，视频帧I实际大小值为1K，而I帧对应内存块为2K，产生了过量的内存浪费；记录命中失败和内存浪费的大小值和次数，间隔时间统计命中失败率和内存浪费率，期间内存池大小值保持不变；

步骤S104，根据各个内存池的命中失败率和内存浪费率对内存块做相应调整，还是在480P码率下，当I帧对应内存池命中失败率超过一定阈值，将该内存池内所有内存增大一倍，将内存池中内存块从原本2K，增大为4K，已经存储数据的内存块待数据解码之后也增大为4K；当I帧对应内存池内存浪费率其超出阈大小值时，将内存池中内存块从原本2K，减小为1K，已经存储数据的内存块待数据解码之后也缩小为1K。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种视频数据的缓存分配方法，该方法包括：

步骤4)根据所述内存池缓存当前视频帧数据后的内存状态，调整该内存池的内存块的大小值；

所述步骤4)具体包括：

步骤4-2)当内存块的内存状态为命中失败或内存浪费时，调整该内存块的大小值；

所述步骤4-2)具体包括：

步骤4-2-1)在内存状态为命中失败或内存浪费时，每间隔一段时间统计命中失败或内存浪费的值和次数；

步骤4-2-2)计算命中失败率和内存浪费率；

计算命中失败率v：

v＝X/Z (1)

其中，X为重新分配的内存大小值，Z为分配内存总大小值；

计算内存浪费率w：

w＝(Z-G)/Z (2)

其中，G为视频帧总大小值，是指在统计时间内该种视频帧的总数据量；

2.根据权利要求1所述的视频数据的缓存分配方法，其特征在于，所述步骤1)具体包括：

3.根据权利要求2所述的视频数据的缓存分配方法，其特征在于，所述步骤2)具体包括：

步骤2-1)将每个内存池划分若干个内存块；

4.根据权利要求3所述的视频数据的缓存分配方法，其特征在于，所述步骤4-1)具体包括：

当前视频请求的视频帧数据的帧值超出对应该帧的内存块初始大小值时，且需要系统重新分配内存块缓存时视频帧缓存失败，内存状态为命中失败；

5.根据权利要求1所述的视频数据的缓存分配方法，其特征在于，所述步骤1)还包括当视频请求变换时，根据当前播放请求的码率以及播放历史信息，统计该码率下不同视频帧的数据总量之比，调整内存池大小的分配。